PCB設計所需的基本工具

2021-04-17

PCB設計所需的基本工具

無(wú)論您是蓋房子還是建造PCB，都需要在工具箱中使用合適的工具。每個(gè)設計人員都需要具有用于放置零件的CAD工具，但是即使基于命令行的CAD軟件也可以用于精確放置零件。隨著(zhù)現代電子設備在各個(gè)層面上變得越來(lái)越復雜，設計人員需要有助于加快基本設計任務(wù)的工具。

選擇正確的PCB設計工具集需要權衡許多潛在的選擇。市場(chǎng)上有許多具有不同功能的軟件包，沒(méi)有人有時(shí)間免費試用每個(gè)軟件包。這些設計平臺中的某些仍然可以與20年前使用的過(guò)時(shí)的工作流程一起使用?？紤]到這一點(diǎn)，讓我們看一下每個(gè)設計師在其PCB設計軟件中需要具備的一些基本工具。

原理圖設計和捕捉

您的電子原理圖就像房子的地基。您放置在董事會(huì )上的所有內容均基于此基礎文檔。該重要文檔顯示了您的電路板需要哪些組件，如何連接以及電源和接地的位置。使用正確的原理圖編輯器，您可以輕松地規劃布局并為電路板添加注釋。

使用原理圖編輯器可以使您的電路板井井有條，但是一旦您的設計變得更加復雜，使用單個(gè)原理圖就變得很笨拙。一旦開(kāi)始在板上包含多種功能，就可以通過(guò)使用分層原理圖來(lái)使事情井井有條。這使您可以根據組件在功能塊中的放置方式將其分為不同的原理圖，并且可以定義原理圖之間的父子關(guān)系。

使用多通道PCB設計工具不僅可以幫助您保持有條理，而且還可以輕松地復制層次結構示意圖中的組件組。一旦將原理圖捕獲為初始布局，這些重復的組件組就會(huì )轉移到新板上。然后，您可以開(kāi)始在組件之間路由走線(xiàn)，以及放置電源和接地連接。

分層原理圖可幫助您定義PCB中不同塊之間的關(guān)系

路由功能

將原理圖捕獲為初始布局后，您的CAD工具將為您提供幫助，以幫助您放置組件和布線(xiàn)軌跡。布線(xiàn)是一項關(guān)鍵任務(wù)，它定義了主板上組件之間的物理連接。對于簡(jiǎn)單的設計，手動(dòng)路由每個(gè)連接并根據設計規則檢查布局是一件容易的事。但是，隨著(zhù)您的電路板變得越來(lái)越復雜，所需的互連數量增加，可以自動(dòng)執行路由過(guò)程的工具可以為您節省大量時(shí)間。

自動(dòng)路由器和交互式路由器的優(yōu)點(diǎn)之間的爭論似乎是永恒的。對于不涉及差分對，大量信號網(wǎng)絡(luò )或互連上通孔數量限制的簡(jiǎn)單電路板，自動(dòng)布線(xiàn)器仍可以產(chǎn)生良好的布局。請注意，在這些情況下，如果可以定義適當的路由策略，則自動(dòng)布線(xiàn)器將產(chǎn)生更好的布局。

這是自動(dòng)交互布線(xiàn)成為重要的PCB設計工具的地方。一個(gè)自動(dòng)交互式布線(xiàn)混合自動(dòng)布線(xiàn)和交互式布線(xiàn)的最好的方面。您可以為給定的信號網(wǎng)沿互連線(xiàn)手動(dòng)定義航點(diǎn)，該工具將自動(dòng)在源組件，這些航點(diǎn)和您的負載組件之間的網(wǎng)中路由跟蹤。

使用自動(dòng)互動(dòng)式路由器，創(chuàng )建這種類(lèi)型的布局要容易得多

信號完整性和功率傳輸分析

在信號完整性方面，現代數字IC的切換速度足夠快，以確保信號保持干凈成為幾乎所有設計人員的重要考慮因素。確保信號完整性確實(shí)需要為您的特定應用設計正確的疊層，走線(xiàn)幾何形狀和接地層。所有這些都是CAD，布線(xiàn)和電路板設計工具的任務(wù)。

如果使用正確的信號完整性軟件包，則可以檢查不同網(wǎng)絡(luò )中的反射和串擾波形。這可以幫助您確定何時(shí)需要終止，以及應在不同的跟蹤中使用哪個(gè)匹配的網(wǎng)絡(luò )。

在電源傳輸和熱管理方面，通過(guò)使用電源傳輸網(wǎng)絡(luò )分析儀（PDNA），您可以確定走線(xiàn)，電源和接地層以及過(guò)孔中的IR損耗。您的PDNA應該使用直觀(guān)的輸出格式生成電壓和電流密度結果。最好的工具將為您顯示一個(gè)交互式的顏色圖，使您可以直觀(guān)地檢查電路板上是否存在潛在的電源散熱問(wèn)題和過(guò)多的IR下降。

彩色圖顯示整個(gè)PCB上的電源傳輸

基于規則驅動(dòng)引擎的PCB設計工具

PCB設計中最重要的部分可能是確保您的設計符合基本設計規則。設計功能應在創(chuàng )建布局時(shí)對照這些規則檢查設計數據，以使您能夠快速發(fā)現問(wèn)題并根據需要進(jìn)行糾正。您的設計規則還可以限制CAD和路由功能的功能，從而幫助您遵守設計上的重要標準。

其他PCB設計軟件包將這些重要功能分為不同的程序，從而迫使您在程序之間移動(dòng)時(shí)導出和重新導入數據。當發(fā)布新版本時(shí)，您將需要設計一個(gè)復雜的解決方法，并且確實(shí)存在舊數據突然變得不可訪(fǎng)問(wèn)的風(fēng)險。在這種環(huán)境下，工作流和界面在各個(gè)設計工具之間是不一致的，這加劇了學(xué)習曲線(xiàn)并降低了設計生產(chǎn)率。